[發(fā)明專利]動態(tài)模型指導(dǎo)下的血管造影三維重建方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810047853.5
• 申請日: 2008-05-28
• 公開（公告）號: CN101301207A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張?zhí)煨?/a>;劉芳;李昭;孫祥平;肖晶;沈彧;桑農(nóng);曹治國
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: A61B6/03
• 分類號: A61B6/03;G06T7/40;G06T7/60
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心
• 代理人: 曹葆青

1、一種動態(tài)模型指導(dǎo)下的血管造影三維重建方法，其步驟包括：

(1.1)選取兩幅不同角度的X-射線冠狀動脈系統(tǒng)造影圖，對它們進(jìn)行預(yù)處理，首先對所述兩幅不同角度的X-射線冠狀動脈系統(tǒng)造影圖采用頻域增強的方法增強血管，然后采用形態(tài)學(xué)Bottom-Hat變換進(jìn)一步強調(diào)血管，消除干擾噪聲，保留并突出所需的圖像信息；

(1.2)對預(yù)處理后的造影圖像進(jìn)行分割提取血管區(qū)域，細(xì)化血管區(qū)域得到血管骨架，選用八連通鏈碼來進(jìn)行心血管骨架跟蹤，提取血管半徑，按照下述過程采用二叉樹結(jié)構(gòu)存儲血管樹的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；

(1.2.1)在血管造影圖的血管中軸提取圖像中，從血管根結(jié)點開始對血管中軸進(jìn)行二叉樹搜索，并對搜索過的血管像素做標(biāo)記，當(dāng)搜索到標(biāo)記過的血管像素時表明搜索出現(xiàn)循環(huán)，判斷有血管發(fā)生交叉，并停止向前搜索，轉(zhuǎn)到步驟(1.2.2)；若搜索過程沒有循環(huán)出現(xiàn)，轉(zhuǎn)到步驟(1.2.4)；

(1.2.2)當(dāng)二叉樹搜索出現(xiàn)循環(huán)時，根據(jù)血管的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息和幾何信息，在血管造影圖的血管中軸提取圖像中識別出交叉的血管；

(1.2.3)回到步驟(1.2.1)；

(1.2.4)搜索結(jié)束；

(1.3)按下述過程分別對兩幅血管造影圖的血管中軸提取圖像進(jìn)行標(biāo)記：

(1.3.1)按X射線造影方式從不同方向?qū)x取的血管樹模型進(jìn)行投影得到不同視角的投影圖；

(1.3.2)按下述過程求每個投影圖與血管造影圖的血管中軸提取圖像T的相似度，找到其中相似度最高的投影圖P；

(A1)將血管樹模型投影圖和血管造影圖的血管中軸提取圖像T中的血管拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分別保存在二叉樹T1和T2中；

(A2)從二叉樹T2中提取與T1拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)匹配的子樹T3；對T1和T3進(jìn)行匹配，利用下式計算下列T1和T3的代價函數(shù)：

f＝a₁·f₁(angle)+a₂·f₂(curve)+a₃·f₃(length)

其中f₁(angle)表示兩者之間血管拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的相似性，f₂(curve)表示兩者之間血管結(jié)構(gòu)曲線形狀的相似性，f₃(length)表示兩段血管長度的相似性，表示為血管長度length的函數(shù)；a₁，a₂，a₃為這三種相似性的加權(quán)系數(shù)，a₁+a₂+a₃＝1，取其中代價函數(shù)最小的血管對為匹配血管；

(A3)取其中代價函數(shù)最小的子樹為T1的匹配子樹M，將此最小代價函數(shù)的倒數(shù)作為模型投影圖與血管造影圖之間的相似度；

(1.3.3)通過上述求相似度的步驟得到與血管造影圖的血管中軸提取圖像T的相似度最高的投影圖P在T中的匹配子樹M；用P中血管基元投影的名字對子樹M中的血管基元投影進(jìn)行標(biāo)記，當(dāng)選取的兩個造影圖不在心動周期中的同一時刻時，分別用這兩個時刻的血管樹模型對相應(yīng)造影圖的血管基元投影進(jìn)行標(biāo)記；

(1.4)按下述過程進(jìn)行血管匹配：

(1.4.1)找到兩幅造影圖中相同標(biāo)記的血管基元投影作為匹配血管基元投影；

(1.4.2)對照兩幅造影圖，根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的限制在兩幅造影圖中沒有標(biāo)記的血管基元投影里找到拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相同的血管基元投影作為匹配血管基元的一對投影；其過程為：

(B1)設(shè)這兩幅造影圖中血管拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分別存在left_T和right_T中；

(B2)找到left_T中沒有標(biāo)記的血管UnName1，在right_T中相同位置處搜索是否也有未標(biāo)記的血管結(jié)構(gòu)UnName2，如果有就說明可能存在對應(yīng)的血管結(jié)構(gòu)，沒有則判斷UnName1為偽血管；

(B3)若UnName2存在，判斷UnName1和UnName2之間是否一一對應(yīng)；若是一一對應(yīng)，則直接將UnName1和UnName2作相同標(biāo)記；若非一一對應(yīng)，則需要兩兩之間進(jìn)行匹配，找到代價函數(shù)最小的血管對為匹配血管，并作相同標(biāo)記；

(B4)重復(fù)步驟(B1)-(B3)，直到血管樹里的血管全部標(biāo)記或判斷為偽血管為止；

(1.5)通過動態(tài)模型指導(dǎo)將兩幅造影圖中提取的血管中軸點坐標(biāo)變換到同一時刻；尋找匹配血管基元投影上像素點之間的對應(yīng)，根據(jù)重建公式對血管進(jìn)行三維重建。